动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。     

液压制动器试验方法探讨

在行走机械液压系统中，带制动器行走液压马达的应用日趋广泛，而对液压制动器的试验方法、试验系统尚无成熟的规范或标准。作者结合“八五”国家科技攻关项目．研制了～种带制动器行走液压马达．对其中制动器的试验方法进行了研究探讨。本丈就制动器的试验规范问题进行分析。一、问题的产生制动器在制动过程中．摩擦片会产生两大类磨损，第一类为正常磨损，它指磨损后摩擦材料被磨去，但不明显改变摩擦片的摩擦性能，能继续使用。第二类称为破坏性磨损，它指摩滑过程中摩擦片的摩擦性能发生剧烈变化，以致无法正常工作。控制第一类磨损的指…     

盘式制动摩擦片摩擦磨损特性的研究

进行了纤维增强合成摩擦片和现用合成摩擦片与QT450制动盘配副的制动摩擦试验,记录了制动过程中摩擦系数、磨损量与制动盘温度的变化情况,采用偏振光显微镜分析了磨损表面形貌.结果表明:纤维增强合成摩擦片的平均摩擦系数小于现用合成材料摩擦片,但摩擦系数稳定且耐磨性略高于现用合成材料摩擦片;在模拟制动工况下,纤维增强合成摩擦片比现用合成材料摩擦片所引起的制动盘温升略高;但都仍低于材料的热衰退温度。     

制动器摩擦片材料热物性参数对其温度场的影响

采用 Abaqus模拟盘式制动器制动过程的三维瞬态温度场,研究摩擦片材料的比热容和导热系数对其制动过程中温度分布的影响。结果表明：增大摩擦片材料导热系数可以降低摩擦片的轴向和径向温度梯度,但会增大摩擦面瞬时最高温度;增大摩擦片材料的比热容对降低摩擦面瞬时最高温度效果较好,但会增大摩擦材料轴向和径向的温度梯度;和导热系数相比,比热容变化对摩擦片瞬时最高温度的影响更为显著;同时增大比热容和导热系数可以达到既降低瞬时最高温度又减小轴向和径向温度梯度的作用。     

拖曳与启停制动模式下盘式制动器热-机耦合特性研究

建立起盘式制动器三维热-机耦合有限元模型,分析在拖曳制动和启停制动两种模式下制动器的热-耦合特性和摩擦振动特性,并探讨了在启停制动模式下,不同的减速行为对热-机耦合和振动特性的影响。结果表明:制动器在热-机耦合作用下,制动盘两侧摩擦片的热变形形式完全不同,导致两侧摩擦片的温度分布差异显著,活塞侧的摩擦片表面温度大于钳指侧摩擦片温度,这种温度差异也表现在制动盘两侧的盘面温度上;随着摩擦界面温度升高,制动系统的振动强度逐渐降低,但由于温度差异导致制动盘两侧的热变形程度不同,因此制动器活塞侧的振动强度大于钳指侧的振动强度;制动盘的减速行为对系统的热-机耦合特性和摩擦振动特性影响显著,在快速制动模式下制动器与外界热交换效应显著,界面温度较低,但是振动强度较大;慢速制动和分步制动模式下,界面温度迅速升高,但是由于摩擦过程较为缓慢,系统振动强度较低;尤其是分步制动的情况下,在某一阶段的振动强度有可能非常微弱。以上研究结果对认识制动系统的温度分布特性和改善制动器振动噪声问题具有一定指导意义。     

湿式换档离合器摩擦片摩擦磨损特性试验研究

介绍了综合传动湿式换档离合器工作原理,基于离合器摩擦片的结构与材料成分特征,分析了转速、裁荷和温度对摩擦片摩擦特性的影响;通过搭建的离合器摩擦片摩擦磨损试验台,验证了摩擦片摩擦因数随滑磨转速增大而减小,随结合油压升高而降低的规律;通过温度测试发现了结合过程中摩擦片中部温度较高,内外边缘处温度较低,多次结合试验后内齿摩擦片中部靠外部分磨损比较严重.     

新型重载汽车轮式制动器仿真分析

利用虚拟样机技术对一种重载汽车的轮式制动器展开了研究。首先计算出轮式制动器的促动力、摩擦片制动转矩等主要参数。采用ADAMS软件对轮式制动器的虚拟样机模型进行仿真分析,仿真得到的总制动转矩与理论计算结论基本一致。仿真分析发现各摩擦片产生的制动转矩大小不等。用有限元软件ANSYS分析了各摩擦片的表面应力,验证ADAMS软件关于摩擦片制动转矩的仿真结果。仿真分析,发现了轮式制动器摩擦因数对制动轮的振幅和振动频带的影响规律。采用的基于虚拟样机的研究方法为轮式制动器的优化提供了一种新思路。     

干式制动片摩擦材料的研制和性能试验

采用MM—1000型摩擦试验机,对自行研制的FM粉末冶金摩擦材料进行模拟试验。研究压力、速度、温度对该材料摩擦学性能的影响,通过多种型号汽车装车试验证实,该材料制动灵,使用寿命长。可用作各种干式制动器摩擦片材料。     

制动器摩擦热效应分析

以现代摩擦理论为基础,依据试验结果定性地分析了制动器摩擦副摩擦热的产生扩散及对摩擦副性能的影响，不同对偶摩擦副其“热影响表面层”摩擦性能的变化以及＂热分解温度＂的重要意义。制动器在长时制动或重复制动工况下，摩擦温度不断升高,在摩擦材料浅表层积聚高的热量从而引起摩擦材料摩擦性能的变化。不同对偶摩擦副摩擦因数随温度的变化规律有所不同,但温升高于“热分解温度”后，摩擦因数均显著下降，因此了解摩擦材料热分解温度是制动器设计和运行的关键所在。     

摩托车盘形制动器摩擦片材料磨损形貌分析

采用XDZ-A型摩擦材料制样机将有机石棉摩擦片材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟摩托车制动实际工况,对标准试样开展不同压力、滑动速度和温度下的组合试验.对扫描电子显微镜(SEM)观测到的有机石棉摩擦片材料与灰铸铁HT250摩擦盘对磨后的磨损形貌进行了分析.分析结果表明:无论是正压力、速度的增大还是温度的升高,都使得摩擦片磨损越来越严重,形貌越来越复杂.     

汽车制动器摩擦副材料选择性配对问题的研究

汽车制动器摩擦副材料的配对一直是被忽视的一个问题。本文对汽车制动器广泛使用的对偶材质和新研制的四种对偶材质分别与石棉、粉末冶金和半金属摩擦片配对进行了试验研究,证实对偶材质不仅影响它本身的摩擦磨损性能,而且显著地影响摩擦片的摩擦磨损性能,理想的对偶能提高双方的耐磨性和增大摩擦系数,同时改善热衰退性能,使摩擦特性更加稳定。摩擦片对其对偶具有选择性配对的特性,对三种摩擦片的对偶研制出较好的配对材料。     

带式输送机制动器摩擦副的温度场研究

基于摩擦生热的温度场数学模型,对制动器摩擦片的温度场进行了模拟仿真。实验表明:制动轮表面的中部位置是最大等效应力的集中区域,同时应力大小与时间长短、压力大小成正比;与制动轮接触的摩擦片表面边缘位置是高温的集中区域,同时温度高低与压力大小成正比。实验测试得到摩擦副的温度会随着制动的进行而不断上升,摩擦系数随制动正压力增加而减小。     

摩擦片偏磨引起的汽车制动低鸣噪声

建立后盘式制动器有限元模型,对其进行制动低鸣噪声的有限元复特征值分析。根据系统的负阻尼比预测系统出现制动噪声的趋势。利用该模型,研究摩擦片切向偏磨对制动噪声的影响。研究结果表明,切向偏磨是引起制动低鸣噪声的主要原因。当偏磨量大于0.5 mm时,系统的负阻尼比突变,说明发生制动低鸣噪声的可能性极大;同时该噪声的出现与制动压力、摩擦滑动方向、摩擦因数有特定的关系。该计算结果与噪声试验结果完全一致,为消除该制动低鸣噪声提供了理论依据和指导。     

汽车鼓式制动器热力耦合有限元仿真分析

针对大坡度路段装载有鼓式制动器的重型载重汽车下坡时事故频发的问题,对某后桥单驱动鼓式制动器在制动过程中的温度和应力变化进行了研究。使用了有限元分析方法,对汽车鼓式制动器的制动鼓、制动蹄和摩擦衬片进行了热分析求解和结构分析,将温度场运算结果附加到模型之中,并求解了制动器结构的应力分布,对其进行了热力耦合分析;使用ANSYS workbench建立了鼓式制动器热力耦合有限元模型,通过制动摩擦生热模拟仿真试验对热力耦合作用进行了15次分析。研究结果表明:制动鼓、制动蹄及摩擦片的升温变化明显,通过监测确定了热衰退临界温度临界点。     

制动器摩擦接触表面温度场分布特性研究与实验验证

通过运用滑动接触理论,考虑摩擦接触表面的变形因素,依据制动器制动规律,建立摩擦接触表面温度场分布模型,研究制动器摩擦副滑动过程中温度场变化规律并进行试验验证。分析结果表明:随着达到最大压力时间的延长,制动摩擦接触表面最高温度呈现下降趋势;制动温度场在轴向和径向上变化趋势较为明显,随着傅里叶数的增加,摩擦接触温度呈现下降趋势;通过试验验证后摩擦接触表面温度场理论计算模型与试验结果在趋势和结果上基本相同。     

蹄式制动器摩擦衬片挤压效应模型研究

通过分析蹄式制动器的工作原理,剖析制动器产生热衰退的根本原因,对制动过程中挤压效应对摩擦衬片性能的影响进行理论分析,建立反映制动器效力系数与温度和摩擦因数关系的挤压效应数学模型,并对摩擦衬片的表面膜厚进行模拟计算.结果表明:制动过程中的挤压效应是造成表面膜破裂的主要因素,进而导致破裂处摩擦衬片的磨损加剧;所构建的制动器摩擦副宏观模型,说明了挤压效应的存在,可以解释摩擦衬片由于热衰退而造成局部磨损凹凸不平的问题,并可预测在制动过程中热衰退造成的磨损量.     

公交车用环保型制动块的研制

以腰果油改性酚醛树脂为基体,芳纶浆粕、矿物复合纤维和纸纤维为增强材料,多孔型、韧性好以及绿色无害的材料为填料,开发一种适用于公交车盘式制动器的高性能环保型制动块,并试验研究摩擦片的硬度对制动噪声的影响。结果显示,摩擦片的硬度对制动噪声有显著影响,硬度越低,越不易产生制动噪声。利用二次响应曲面回归数学模型优化摩擦片的配方,并对优化配方制备的制动块进行摩擦性能试验、制动噪声试验及道路试验。结果表明,研制的制动块的摩擦因数稳定性高、磨损率低,无制动噪声;制动块的平均使用寿命比原配套制动块显著提高,其中前轮制动块提高了约59%,后轮制动块提高了约74%。     

制动工况下风电偏航摩擦片热力耦合特性*

为探讨兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦片失效的原因,利用直接热力耦合法模拟偏航摩擦片在制动工况下的等效应力和温度变化特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦因数对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响。结果表明：摩擦片的等效应力和温度随着偏航压力的增大而增大,摩擦片入口处存在应力和高温集中;偏航压力对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响最大,摩擦因数的影响次之,偏航速度的影响最小;偏航压力、偏航速度、摩擦因数对最大等效应力的影响权重比分别为1、0.06、0.48,对最高温度的影响权重比分别为1、0.91、0.97。通过合理选择偏航运行工况,可以缓解摩擦片的等效应力和温度分布的交变集中区,从而延长摩擦片使用寿命,进而为偏航制动器的设计提供理论指导和数据参考。     

利用不稳定系数TOI分析盘式制动器噪声

针对某型号车辆前轮盘式制动器低速制动时出现的制动噪声现象,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及摩擦衬块组成的盘式制动器有限元模型。通过对关键零部件自由模态仿真分析和模态的锤击试验,验证有限元模型的准确性。利用复特征值法,结合系统不稳定系数TOI,分析摩擦因数、材料弹性模量、制动衬块厚度参数变化量对盘式制动器制动噪声特性参数的影响规律。优化制动盘和摩擦片的结构,装车试验后解决了制动噪声问题。     

盘式制动器摩擦磨损热动力学研究进展

摩擦磨损热动力学是制动器失效分析和设计的重要理论依据,对选择摩擦副材料也有指导作用．因此从分析摩擦热对制动器摩擦副的影响着手,总结了盘式制动器摩擦磨损热动力学的数学、物理模型,并对制动摩擦表面温度场和应力场的计算方法进行分析比较,评述了盘式制动器摩擦磨损热动力学的研究进展,并对今后主要研究工作进行了展望．